一文入門Redis
一、Redis簡介
Redis:REmote DIctionary Server(遠程字典服務)。是一款使用C語言編寫的、開源的、基於內存的、高性能的、可持久化的非關系型Key-Value數據庫。
二、常用數據類型
1、String（字符串）
string是redis最基本的數據類型，一個key對應一個value。string類型是二進制安全的，可以包含任何數據，包括圖片、序列化的對象等，最大存儲512MB。
常用命令：
| 命令 | 描述 | 用法 |
|---|---|---|
| SET | 1、將value關聯到key；2、key已關聯則覆蓋；3、原本key帶有TTL（生存時間），那么TTL被清楚 | SET key value |
| GET | 1、返回key所關聯的字符串值；2、key不存在返回null； | GET key |
| SETEX | 1、將value關聯到key；2、設置key生存時間為seconds，單位為秒；3、如果key已關聯則覆蓋；4、原子操作，關聯與設置生存時間同時完成 | SETEX key seconds value |
| SETNX | 1、將value關聯到key，當且僅當key不存在；2、若key已存在，不做任何動作 | SETNX key value |
2、Hash（哈希）
hash是一個string類型的field和value的映射表，key 還是key，但是value是多個鍵值對（key-value），比較適合存儲對象。
常用命令：
| 命令 | 描述 | 用法 |
|---|---|---|
| HSET | 1、將key中的field值設為value；2、filed已存在，被覆蓋 | HSET key field value |
| HGET | 1、返回key中給定域field中的值 | HGET key field |
| HDEL | 1、刪除key中的一個或多個指定域；2、不存在的域被忽略 | HDEL key field |
| HEXISTS | 1、查看key中，給定域field是否存在，存在返回1，否，返回0 | HEXISTS key field |
| HGETALL | 1、返回key中所有的域和值 | HGETALL key |
| HLEN | 1、返回key中域的數量 | HLNE key |
3、List（列表）
list 列表，它是簡單的字符串列表，按照插入順序排序，你可以添加一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊），它的底層實際上是個鏈表。有序、可以重復。
常用命令：
| 命令 | 描述 | 用法 |
|---|---|---|
| LPUSH | 1、將一個或多個值value按順序插入到key的表頭；2、key不存在，則創建並插入；3、key存在但不是list類型，返回錯誤； | LPSUH key value |
| LPUSHX | 1、將value插入到key的頭部，當且僅當key存在且為list類型；2、key不存在，什么都不做; | LPUSHX key value |
| LPOP | 1、移除並返回key的頭元素; | LPOP key |
| LRANGE | 1、返回key中指定區間的元素；2、可使用負數下標，-1表示list最后一個元素；3、start大於list最大下標，返回空列表；4、stop大於list最大下標，stop=list最大下標; | LRANG key start stop |
| LSET | 1、將key下標為index的元素值設為value；2、index超出范圍或list為空，返回錯誤; | LSET key index value |
| LINDEX | 1、返回key中，下標為index的元素; | LINDEX key index |
| LLEN | 1、返回key的長度；2、key不存在，返回0； | LLEN key |
| RPUSH | 1、將一個或多個值value按順序插入到key的表尾； | RPUSH key value |
| RPUSHX | 1、將value插入到key的尾部，當且僅當key存在且為list類型； | RPUSHX key value |
| RPOP | 1、移除並返回key的尾元素; | RPOP key |
4、Set（集合）
set 是 string 類型的無序集合。無序、不可重復
常用命令：
| 命令 | 描述 | 用法 |
|---|---|---|
| SADD | 1、將一個或多個元素加入key中，已存在的元素將返回0；2、key不存在，則創建並添加；3、key不是集合類型時，返回錯誤 | SADD key member |
| SCARD | 1、返回key中對應的集合中的元素數量 | SCARD key |
5、Zset（有序集合）
Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。
不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。
有序集合的成員是唯一的,但分數(score)卻可以重復。
| 命令 | 描述 | 用法 |
|---|---|---|
| ZADD | 1、將一個或多個元素及其score值加入key中；2、如果已存在元素，則更新score值並重新插入； | ZADD key score member |
| ZCARD | 1、返回key中元素個數 | ZCARD key |
| ZRANGE | 1、返回key中指定區間類的成員，按score從小到大排序；2、相同score值按字典序排序；3、從大到小排序，使用ZREVRANGE命令；4、可通過WITHSCORES選項讓成員和它的score值一並返回 | ZRANGE key start stop [WITHSCORES] |
| ZRANK | 1、返回有序集中成員member的排名，按score從小到大排序；2、排名以0為底，score最小的排名0 | ZRANK key member |
三、持久化
Redis 是一個內存數據庫將數據庫中的內容保存在內存中，這與傳統的MySQL等關系型數據庫直接將內容保存到硬盤中相比，內存數據庫的讀寫效率比傳統數據庫要快的多（內存的讀寫效率遠遠大於硬盤的讀寫效率），這也是Redis如此之快的原因。但是保存在內存中也隨之帶來了一個缺點，一旦斷電或者宕機，那么內存數據庫中的數據將會全部丟失。
為了解決這個缺點，Redis提供了將內存數據持久化到硬盤，以及用持久化文件來恢復數據庫數據的功能。Redis 支持兩種形式的持久化，分別是RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)。
1、持久化流程
- 客戶端向服務端發送寫操作(數據在客戶端的內存中)。
- 數據庫服務端接收到寫請求的數據(數據在服務端的內存中)。
- 服務端調用write這個系統調用，將數據往磁盤上寫(數據在系統內存的緩沖區中)。
- 操作系統將緩沖區中的數據轉移到磁盤控制器上(數據在磁盤緩存中)。
- 磁盤控制器將數據寫到磁盤的物理介質中(數據真正落到磁盤上)。
這5個過程是在理想條件下一個正常的保存流程，但是在大多數情況下，我們的機器等等都會有各種各樣的故障，這里划分了兩種情況：
- Redis數據庫發生故障，只要在上面的第三步執行完畢，那么就可以持久化保存，剩下的兩步由操作系統替我們完成。
- 操作系統發生故障，必須上面5步都完成才可以。
2、RDB
RDB持久化是指在指定的時間間隔內將內存中的數據集快照寫入磁盤。即將內存中數據以快照的方式寫入到二進制文件中,默認的文件名為dump.rdb。
將備份文件 (dump.rdb) 移動到 redis 安裝目錄並啟動服務即可回復數據，redis就會自動加載文件數據至內存了。Redis 服務器在載入 RDB 文件期間，會一直處於阻塞狀態，直到載入工作完成為止。
2.1、原理
把當前內存中的數據集快照寫入磁盤，也就是 Snapshot 快照（數據庫中所有鍵值對數據）。恢復時是將快照文件直接讀到內存里。也是Redis默認的持久化方式。
2.2、觸發方式
1、save
該命令會阻塞當前Redis服務器，執行save命令期間，Redis不能處理其他命令，直到RDB過程完成為止。執行完成時候如果存在老的RDB文件，就把新的替代掉舊的。我們的客戶端可能都是幾萬或者是幾十萬，這種方式顯然不可取。
“save m n”：表示m秒內數據集存在n次修改時，自動觸發bgsave。
redis.conf中默認配置：
save 900 1：表示900 秒內如果至少有 1 個 key 的值變化，則保存
save 300 10：表示300 秒內如果至少有 10 個 key 的值變化，則保存
save 60 10000：表示60 秒內如果至少有 10000 個 key 的值變化，則保存
2、bgsave
執行該命令時，Redis會在后台異步進行快照操作，快照同時還可以響應客戶端請求。
具體操作是Redis進程執行fork操作創建子進程，RDB持久化過程由子進程負責，完成后自動結束。阻塞只發生在fork階段，一般時間很短。基本上 Redis 內部所有的RDB操作都是采用 bgsave 命令。
2.3、優缺點
-
優點
1.RDB是一個非常緊湊(compact)的文件，它保存了redis 在某個時間點上的數據集。這種文件非常適合用於進行備份和災難恢復。
2.生成RDB文件的時候，redis主進程會fork()一個子進程來處理所有保存工作，主進程不需要進行任何磁盤IO操作。
3.RDB 在恢復大數據集時的速度比 AOF 的恢復速度要快。
-
缺點
1.RDB方式數據沒辦法做到實時持久化/秒級持久化。因為bgsave每次運行都要執行fork操作創建子進程，屬於重量級操作，如果不采用壓縮算法(內存中的數據被克隆了一份，大致2倍的膨脹性需要考慮)，頻繁執行成本過高(影響性能)
2.RDB文件使用特定二進制格式保存，Redis版本演進過程中有多個格式的RDB版本，存在老版本Redis服務無法兼容新版RDB格式的問題(版本不兼容)
3.在一定間隔時間做一次備份，所以如果redis意外down掉的話，就會丟失最后一次快照后的所有修改(數據有丟失)
3、AOF
全量備份總是耗時的，AOF是一種更加高效的方式，工作機制很簡單，redis會將每一個收到的寫命令都通過write函數追加到文件中。通俗的理解就是日志記錄。
3.1、原理
通過保存Redis服務器所執行的寫命令來記錄數據庫狀態。
比如對於如下命令
set str1 "123"
sadd str2 "1" "2" "3"
lpush str3 "1" "2" "3"
RDB 持久化方式就是將 str1,str2,str3 這三個鍵值對保存到 RDB文件中，而 AOF 持久化則是將執行的 set,sadd,lpush 三個命令保存到 AOF 文件中。
3.2、配置
在redis.conf中，
- appendonly：默認值no，也就是說redis 默認使用的是rdb方式持久化，如果想要開啟 AOF 持久化方式，需要將 appendonly 修改為 yes。
- appendfilename ：aof文件名，默認是"appendonly.aof"
- appendfsync：aof持久化策略的配置：
- no表示不執行fsync，由操作系統保證數據同步到磁盤，速度最快，但是不太安全；
- always表示每次寫入都執行fsync，以保證數據同步到磁盤，效率很低；
- everysec表示每秒執行一次fsync，可能會導致丟失這1s數據。通常選擇 everysec ，兼顧安全性和效率。
3.2、優缺點
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優點
1.AOF可以更好的保護數據不丟失，一般AOF會每隔1秒，通過一個后台線程執行一次fsync操作，最多丟失1秒鍾的數據。
2.AOF日志文件的命令通過非常可讀的方式進行記錄，這個特性非常適合做災難性的誤刪除的緊急恢復。例如，如果我們不小心錯用了 FLUSHALL 命令，在重寫還沒進行時，我們可以手工將最后的 FLUSHALL 命令去掉，然后再使用 AOF 來恢復數據。
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缺點
1.對於具有相同數據的的 Redis，AOF 文件通常會比 RDF 文件體積更大。（當AOF文件的大小超過所設定的閾值時，Redis就會啟動AOF文件的內容壓縮，只保留可以恢復數據的最小指令集）
2.RDB 使用快照的形式來持久化整個 Redis 數據，而 AOF 只是將每次執行的命令追加到 AOF 文件中，因此從理論上說，RDB 比 AOF 方式更健壯。官方文檔也指出，AOF 的確也存在一些 BUG，這些 BUG 在 RDB 沒有存在。
4、如何選擇持久化方式？
如果可以忍受一小段時間內數據的丟失，毫無疑問使用 RDB 是最好的，定時生成 RDB 快照（snapshot）非常便於進行數據庫備份， 並且 RDB 恢復數據集的速度也要比 AOF 恢復的速度要快，而且使用 RDB 還可以避免 AOF 一些隱藏的 bug；否則就使用 AOF 重寫。但是一般情況下建議不要單獨使用某一種持久化機制，而是應該兩種一起用，在這種情況下,當redis重啟的時候會優先載入AOF文件來恢復原始的數據，因為在通常情況下AOF文件保存的數據集要比RDB文件保存的數據集要完整。Redis后期官方可能都有將兩種持久化方式整合為一種持久化模型。
如果有學到東西，請點贊給予鼓勵，謝謝。